Nowoczesne stale zbrojeniowe

Transkrypt

1 Dodatek specjalny Stal Inżynier budownictwa grudzień 213

2 Nowoczesne stale zbrojeniowe w budownictwie krajowym Wejście w życie normy PN-EN (EC2) i odejście od operowania pojęciem klasy stali zbrojeniowej, brak jednolitego jej nazewnictwa i pojawienie się na rynku wielu nowych wzorów użebrowania stanowi źródło nieporozumień. dr inż. Przemysław Więch Instytut Techniki Budowlanej Wprowadzenie Eurokodu 2 (EC2) [1] spowodowało odejście od praktyki wymieniania gatunków stali zbrojeniowej i odpowiadających im klas właściwości wytrzymałościowych bezpośrednio w normie projektowej. Określenia klasa i gatunek straciły swój pierwotny sens, przy czym gatunek stali zbrojeniowej stał się de facto jej nazwą handlową, a pojęcie klasy zostało w normie PN-EN [1] ograniczone do tzw. klasy ciągliwości. Pojawiło się wiele nowych nazw i wzorów użebrowania, niekiedy różnych dla wyrobów o ich samych właściwościach. Zjawiskom tym od początku towarzyszy brak kompleksowej informacji skierowanej do kadry inżynierskiej, nie stanowi zatem zaskoczenia fakt, że stan wiedzy środowiska budowlanego na temat stali zbrojeniowej jest znacznie mniejszy, niż należałoby tego oczekiwać. Intencją autora niniejszego artykułu jest dostarczenie w możliwie zwięzłej formie informacji dotyczących tego podstawowego przecież wyrobu budowlanego. Jeżeli nie zaznaczono tego wyraźnie w tekście, odnosi się on do stanu wynikającego z ustaleń normy PN-EN [1]. Uwarunkowania formalne Warunki dopuszczenia wyrobu budowlanego do obrotu określa ustawa z dnia 16 kwietnia 4 r. o wyrobach budowlanych z późniejszymi zmianami [2]. Zgodnie zaś z mandatem M115 udzielonym Europejskiemu Komitetowi Normalizacyjnemu (CEN) przez Komisję Europejską stal zbrojeniową stanowią pręty i stal w kręgach, a że otrzymywane z nich zgrzewane siatki i kratownice, a właściwym systemem oceny zgodności jest system 1+. System 1+ stanowi najbardziej rygorystyczny z systemów oceny zgodności i wymaga on: posiadania przez producenta prawidłowo funkcjonującego systemu zarządzania jakością, pozytywnych wyników wstępnego badania typu próbek pobranych przez jednostkę certyfikującą i przeprowadzonych przez akredytowane laboratorium badawcze, bieżących badań przeprowadzanych przez zakładową kontrolę produkcji, co zazwyczaj pociąga konieczność posiadania własnego zaplecza laboratoryjnego, ciągłego nadzoru jednostki certyfikującej wiążącego się również z okresowym pobieraniem przez nią próbek do badań, zapewnienia jednoznacznej identyfikowalności wyrobu i jego producenta. W efekcie powyższych działań producent otrzymuje certyfikat uprawniający go do znakowania wyrobu znakiem CE lub w przypadku braku odpowiedniego europejskiego dokumentu odniesienia krajowym znakiem B. Gatunki stali wymienione w PN-B :2 [3] objęte są wciąż obowiązującymi normami krajowymi [4] [7], które stanowią bezpośrednio powiązane z nią dokumenty odniesienia, dla nieuwzględnionych gatunków funkcję tę pełnią natomiast krajowe aprobaty techniczne. Tak więc stal do zastosowania w konstrukcjach projektowanych zgodnie z normą PN-B-3264:2 [3] podlega znakowaniu znakiem B i dopuszczana jest do obrotu na dotychczasowych zasadach. Odmiennie wygląda sytuacja w przypadku stali przeznaczonej do zbrojenia konstrukcji projektowanych wg normy PN-EN [1] podstawę do oznakowania CE ma stanowić przywołana w niej zharmonizowana norma europejska EN 8. Polski Komitet Normalizacyjny opublikował i wymienia jako aktualnie obowiązującą normę PN-EN 8:7 [8] stanowiącą tłumaczenie normy EN 8:5. Ta ostatnia została jednak wycofana z cytowania w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej, co oznacza, że nie jest zharmonizowana i nie może stanowić podstawy do znakowania CE, nie należy jej więc również utożsamiać z normą EN 8 przywoływaną w EC2. Z tego powodu obecnie możliwe jest jedynie znakowanie stali znakiem B. Konieczna jednak identyfikacja wyrobu wymaga nawalcowania wraz z użebrowaniem indywidualnego kodu producenta. Ponieważ brak jest umocowanego formalnie podmiotu odpowiadającego za przydzielanie i gromadzenie informacji o ich oznaczeniach 58 stal

3 dla wyrobów produkowanych zgodnie z krajowymi normami, udzielane są na stal zbrojeniową krajowe aprobaty techniczne pełniące funkcję krajowych dokumentów odniesienia. Ponieważ szkielety zbrojeniowe (z wyjątkiem siatek i kratownic) nie stanowią wyrobu budowlanego, wytwarzające je podmioty można uznać za działające w ramach ogólnych ustaleń normy PN-EN 1367:21 [9], a więc według opracowanej na podstawie projektu dokumentacji wykonawczej prac zbrojarskich. Wiąże się z tym konieczność wystawienia deklaracji zgodności wykonanych robót z projektem, która to deklaracja powinna spełnić od strony formalnej wymagania określone w PN-EN ISO/IEC [1]. Zasady wykonywania spawanych i zgrzewanych połączeń prętów określone są w normach PN-EN ISO :8 [11] (dla połączeń nośnych) oraz PN-EN ISO :8 [12] (dla połączeń nienośnych). Jak już zostało powiedziane, norma PN- -EN [1] odeszła od pojęcia klasy stali. Z tego względu w dokumentacji należy posługiwać się zamiast klasy określeniem specyficznych właściwości stali. Należą do nich: a) charakterystyczna granica plastyczności, b) klasa ciągliwości (A, B lub C) oraz jeśli to konieczne c) spajalność, d) przydatność do stosowania w konstrukcjach poddanych obciążeniom wielokrotnie zmiennym. Częstym błędem występującym w dokumentacji projektowej oraz specyfikacji istotnych warunków zamówienia (SIWZ) jest podanie konkretnej nazwy gatunku stali, np. BSt5S. Szczególnie w przypadku zamówień publicznych zdarza się, że poważnie utrudnia to zastosowanie stali o równoważnych lub lepszych właściwościach. W iej sytuacji poprawny opis wymaganej stali zbrojeniowej powinien brzmieć np.: stal zbrojeniowa o = 5 MPa, klasie ciągliwości min. B, spajalna (opcjonalnie), do obciążeń wielokrotnie zmiennych. Obecnie praktycznie wszystkie dopuszczone do obrotu na rynku krajowym stale zbrojeniowe o = 5 MPa są stalami spajalnymi, podobnie jak praktycznie wszystkie stale o tej samej wartości i klasie ciągliwości B lub C mogą być stosowane w konstrukcjach poddanych obciążeniom wielokrotnie zmiennym. Tej ostatniej właściwości są często pozbawione zarówno pręty Tab. 1 Ι Oznaczenia stali zbrojeniowych wraz z klasyfikacją wg norm [3] i [1] Nazwa gatunku stali Rodzaj pręta Klasa stali wg normy PN-B [3] EC2 [1] PN-B [3] Dokumenty odniesienia EC2 [1] Spajalność stali StS-b gładki A- St3SX-b gładki PN St3SY-b gładki A-I St3S-b gładki PB 24 gładki PN nie 18G2-b A-II 2G2Y-b PN 25G2S nie 34GS AT nie A-III A RB = MPa nie PN AT* RBW 2G2VY A = 49 MPa PN AT RB5 nie PN AT* RB5W St3-b-5 A BSt5KR = 5 MPa AT BSt5M A-IIIN B5A AT* BSt5S AT BSt5WR B = 5 MPa AT B5B B5SP C = 5 MPa PN norma krajowa, AT aprobata techniczna, AT* aprobata techniczna przy istniejącej normie krajowej AT* grudzień

4 Rys. 1 18G2-b; 2G2Y-b Rys. 2 St5B Rys. 3 25G2S;35G2Y; 34GS i wyroby w kręgach o klasie ciągliwości A, jak również, niezależnie od klasy ciągliwości, zgrzewane siatki zbrojeniowe. Dlatego niezbędne jest sprawdzenie w odpowiednim dokumencie odniesienia (aprobacie technicznej) Tab. 2 Ι Dopuszczalne promienie gięcia stali zbrojeniowej haki, pętle, pręty odgięte Rodzaj prętów średnica prętów Ø < 2 mm a) Ø 2 mm a) pręty gładkie 2,5Ø 5Ø pręty żebrowane 4Ø 7Ø zbrojenie spawane lub zgrzewane, d < 4Ø 5Ø b) 2Ø a) według normy PN-B-3264 [3] można przyjmować jako wartość graniczną 16 mm b) według normy PN-B-3264 [3] 2Ø zakresu stosowania stali pochodzącej od danego producenta. Należy podkreślić, że sama nazwa handlowa (np. B5B) nie niesie w sobie informacji o tych właściwościach. W odróżnieniu od normy PN-B :2 [3] EC2 [1] nie dopuszcza stosowania do zbrojenia prętów gładkich. Mogą one jednak być stosowane jako krzyżulce w zgrzewanych kratownicach, dlatego dopuszczenie ich do obrotu możliwe jest jedynie jako półproduktu, a nie stali zbrojeniowej sensu stricto. W tab. 1 dokonano zestawienia oznaczeń występujących na rynku stali zbrojeniowych wraz z ich klasyfikacją wg norm PN-B-3264 [3] i PN-EN [1] oraz wskazaniem dokumentów odniesienia (PN norma krajowa, AT aprobata techniczna, AT* aprobata techniczna przy istniejącej normie krajowej [13] [15] ze względu na identyfikację wyrobu). Różnice dotyczące stali do zbrojenia betonu między PN-B-3264 i PN-EN Oprócz wymienionego wcześniej odejścia od pojęcia klasy stali w EC2 [1] oraz ograniczenia zakresu stosowania stali gładkiej między obiema normami występują jeszcze dodatkowe różnice mogące powodować różny zakres stosowania stali w zależności od podstawy projektu. Rys. 4 2G2VY-b Eurokod 2 [1] dopuszcza stosowanie stali zbrojeniowej o charakterystycznej granicy plastyczności z przedziału 6 MPa, co wyklucza część dotychczas stosowanych w kraju gatunków (por. tab. 1). W normie PN-B-3264 [3] plastyczność stali jest powiązana na stałe z jej klasą i wynosi dla klasy A-IIIN ε uk >2,5% oraz ε uk >5,% dla klas A- do A-III. W odróżnieniu od PN-B-3264 [3] norma PN-EN [1] wprowadza trzy klasy ciągliwości stali A, B i C (odpowiednio ε uk >2,5%, >5% oraz >8%) niezależne od wartości. Istotne są różnice pomiędzy wynikającymi z obu norm wymaganiami dotyczącymi właściwości zmęczeniowych. O ile w dużym uproszczeniu z normy PN-B-3264 [3] można przyjąć dla cykli i maksymalnych naprężeń równych,6 wymóg Δσ 15 MPa zarówno dla prętów, stali w kręgach, jak i siatek zgrzewanych, o tyle opierając się na normie PN-EN [1], przyjęto w krajowych aprobatach technicznych ITB wymagania Δσ 16 MPa dla prętów i wyrobów w kręgach oraz Δσ 11 MPa dla siatek zgrzewanych. Są to wartości zwiększone w stosunku do zawartych w załączniku C do normy, co ma związek m.in. ze stosowanymi metodami badań i dopuszczonym w załączniku C kwantylu 1%. Powyższe różnice powodują, że fakt dopuszczenia danego wyrobu do zbrojenia konstrukcji poddanych obciążeniom zmiennym wg jednej normy projektowej nie musi przekładać się na ą samą możliwość w przypadku drugiej normy. W szczególnych przypadkach, w których przewiduje się gięcie zgrzewanych siatek, należy zwrócić uwagę na różne promienie gięcia dopuszczalne przez obie normy (tab. 2). Ponownie 6 stal

5 przydatność do gięcia wg jednej z norm nie musi automatycznie oznaczać tego samego w przypadku drugiej. Z powyższych faktów wynika, że zarówno w dokumentacji projektowej, jak i SIWZ należy precyzyjnie określać właściwości stali w sposób podany wcześniej, nie kierując się jedynie jej nazwą. Dogodne jest bezpośrednie przywołanie w nich odpowiednich dokumentów odniesienia, w przeciwnym wypadku sprawdzenia zgodności wymaganych właściwości stali z zakresem stosowania określonym we właściwym dla niej dokumencie odniesienia należy dokonać w trakcie odbioru. Pomocne przy opracowywaniu SIWZ może się okazać również najnowsze wydanie zeszytu A-6 Warunków wykonania i odbioru robót budowlanych [16]. Postępowanie przy odbiorze Przy odbiorze partii stali zbrojeniowej należy sprawdzić jej zgodność z zamówieniem (wymiary, geometrię użebrowania, średnicę), wygląd zewnętrzny oraz prostoliniowość prętów. Na rys.1 1 przedstawiono geometrię użebrowania prętów wraz z nazwami gatunków, pod którymi występowały bądź występują na rynku (właściwości i dokumenty odniesienia patrz tab. 1). Ze względu na technologię produkcji wyroby o użebrowaniu przedstawionym na rys. 5, 6 oraz 9 wytwarzane są zazwyczaj w kręgach, choć niektórzy producenci mogą je dostarczać w odcinkach po wyprostowaniu. Szczególną uwagę należy zwrócić na zgodność cechowania z dokumentem odniesienia określonym w dostarczonych wraz ze stalą dokumentach oraz na zgodność właściwości wymaganych w dokumentacji projektowej z podanymi w dokumencie odniesienia, dotyczącymi spajalności stali i jej przydatności do zbrojenia konstrukcji poddanych obciążeniom wielokrotnie zmiennym. Należy przy tym się upewnić, czy właściwości te odnoszą się do normy konstrukcyjnej, na podstawie której opracowana została dokumentacja projektowa. Do każdej partii wyrobów przeznaczonych do zbrojenia betonu powinny być dołączone dokumenty zaświadczające o ich zgodności z odpowiednim dokumentem odniesienia. Dokumentem tym jest kopia certyfikatu zgodności wyrobu wraz z: w przypadku wyrobów gorącowalcowanych zaświadczeniem producenta o właściwościach technicznych, z podaniem dokumentu odniesienia; w przypadku wyrobów otrzymywanych w wyniku plastycznej przeróbki na zimno zaświadczeniem producenta gotowego wyrobu o właściwościach technicznych, z podaniem dokumentu odniesienia oraz kopią zaświadczenia producenta materiału wejściowego; w przypadku siatek zgrzewanych zaświadczeniem producenta gotowego wyrobu o właściwościach technicznych, z podaniem dokumentu odniesienia wraz z kopiami odpowiednich dokumentów dotyczących Rys. 5 St3-b-5; b5; BSt5KR; BSt5M; B5A Rys. 6 BSt5WR; B5B Rys. 7 B5B Rys. 8 BSt5S; B5B krótko ton stali w oborze W województwie kujawsko-pomorskim powstała pierwsza w Polsce obora w systemie holenderskim. Na jej budowę zużyto niemal ton stali około 12 ton do przygotowania konstrukcji stalowych oraz ponad 8 ton na roboty ziemne (fundamenty, żelbety). We wnętrzu zastosowano m.in. specjalne ruszty, wygrodzenia, kurtyny, legowiska i świetliki. Obiekt jest w pełni skomputeryzowany oraz wyposażony w nowoczesne roboty: udojowe, do podgarniania paszy i do usuwania odchodów. Obora została zaprojektowana, aby pomieścić każdą grupę zwierząt. System holenderski sprawia, że wewnątrz wytwarzany jest odpowiedni mikroklimat, który wraz z precyzyjnym usytuowaniem względem siebie wszystkich grup zwierząt zapewnia im optymalne środowisko. Budowa obiektu o powierzchni prawie 4 tys. m 2 trwała rok i wymagała nauczenia się metod projektowania oraz budowania stosowanych w Holandii. Źródło: grudzień Fot. archiwum firmy KSB GRUPA sp. z o.o.

6 Rys. 9 B5SP zastosowanej stali według punktów wyszczególnionych wyżej; w przypadku szkieletów zbrojeniowych zaświadczeniem producenta gotowego wyrobu o właściwościach technicznych, z określeniem dokumentacji, na podstawie której wykonano szkielet, oraz kopiami odpowiednich dokumentów dla zastosowanej stali wg punktów wyszczególnionych powyżej; w przypadku wyrobów odwijanych z kręgu zaświadczeniem producenta gotowego wyrobu o właściwościach technicznych, z podaniem dokumentu odniesienia oraz kopiami zaświadczenia producenta materiału wejściowego. Tab. 3 Ι Cechowanie stali objętych aprobatami technicznymi ITB (stan na ) Nr AT ITB Rok wydania Cechowanie (\)* ** ** * pojedyncze żebro nachylone w przeciwnym kierunku, nawalcowane w regularnych odstępach na prętach, ** w miejsce pogrubionych zastosowano usunięte żebra Rys. 1 B5SP Rys. 11 Zasada cechowania W przypadku wyrobów dostarczanych w kręgach właściwości wymienione w ich dokumencie odniesienia dotyczą wyrobu przed prostowaniem. Wynika stąd, że odpowiedzialność za pogorszenie tych właściwości w trakcie prostowania ponosi przeprowadzający je podmiot, a nie producent stali. Najczęściej stosowanym systemem cechowania prętów i wyrobów w kręgach jest pogrubienie wybranych żeber, a tym samym zakodowanie wartości liczbowej unikalnej dla danego producenta (zasadę cechowania przedstawiono na rys. 11). Odczytywanie nawalcowanych oznaczeń wymaga pewnej wprawy, zwłaszcza w przypadku stali pokrytej nalotem rdzy lub dostarczonej w kręgu i poddanej prostowaniu, które zawsze w pewnym stopniu deformuje żebra. Przykłady cechowania wyraźnie widocznego oraz trudnego do zaobserwowania przedstawione zostały na fotografii. Sporadycznie stosowane mogą być inne formy znakowania, określone w dokumencie odniesienia. Zestawienie znanych oznaczeń producentów dla stali objętych aprobatami technicznymi ITB zamieszczono w tab. 3. W przypadku zgrzewanych siatek i kratownic funkcję oznakowania pełnią umieszczone na nich etykiety. Podsumowanie Wejście w życie normy EC2 [1] i odejście od operowania pojęciem klasy wraz z pojawieniem się na rynku stali o różnorodnych wzorach użebrowania i brakiem jednolitego nazewnictwa stały się źródłem wielu nieporozumień. Autor artykułu wyraża nadzieję, że zebrane w nim informacje pomogą jego odbiorcom w sprawnym 62 stal

7 poruszaniu się na krajowym rynku stali zbrojeniowej i przyczynią się do wyeliminowania najczęstszych błędów zarówno w dokumentacji projektowej, jak również w trakcie zamawiania i odbioru stali. Literatura 1. PN-EN :8+Ap1:21 Eurokod 2 Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków. 2. Ustawa z dnia 16 kwietnia 4 r. o wyrobach budowlanych (Dz.U. z 4 r. Nr 92, poz. 881), ze zmianą z dnia 21 maja 21 r. (Dz.U. z 21 r. Nr 114, poz. 76). 3. PN-B-3264:2 Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Obliczenia statyczne i projektowanie. 4. PN-ISO :1998+Ak:1998 Stal do zbrojenia betonu. Pręty gładkie. 5. PN-ISO :1998+Ak:1998+Ap1: 1999 Stal do zbrojenia betonu. Pręty żebrowane. 6. PN-H :1989+Az1:1996 Stal określonego zastosowania. Stal do zbrojenia betonu. Gatunki. 7. PN-H-93215:1982 Walcówka i pręty stalowe do zbrojenia betonu. 8. PN-EN 8:7 Stal do zbrojenia betonu. Spajalna stal zbrojeniowa. Postanowienia ogólne. 9. PN-EN 1367:21 Wykonywanie konstrukcji betonowych. 1. PN-EN ISO/IEC 175-1:21 Ocena zgodności. Deklaracja zgodności składana przez dostawcę. Część 1: Wymagania ogólne. 11. PN-EN ISO :8 Spawanie. Spawanie/zgrzewanie stali zbrojeniowej. Część 1: Złącza spawane/zgrzewane nośne. 12. PN-EN ISO :8 Spawanie. Spawanie/zgrzewanie stali zbrojeniowej. Część 2: Złącza spawane/zgrzewane nienośne. 13. PN-H :8 Spajalna stal B5A do zbrojenia betonu. Część 1: Drut. 14. PN-H :8 Spajalna stal B5A do zbrojenia betonu. Część 2: Zgrzewane siatki zbrojeniowe. 15. PN-H-9322:6 Stal B5SP o podwyższonej ciągliwości do zbrojenia betonu. Pręty i walcówka żebrowana. 16. Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych, nr A6/212 Zbrojenie konstrukcji żelbetowych, Wydawnictwo ITB, Warszawa 212. Fot. Przykład cechowania krótko Jak lepiej zaprojektować konstrukcje stalowe? Pi Frame 1. to efektywne narzędzie wspomagające projektowanie konstrukcji hal stalowych. Optymalizuje ramę portalową przegubowo zamocowaną w fundamencie, o rozpiętości bez podpór pośrednich do 4 m, wysokości słupa do 12 m i rozstawie do 12 m. Wymiaruje przekroje słupów i rygla ramy portalowej z profili gorącowalcowanych, blachownicowych (o zbieżnych i stałych środnikach) oraz z profili SIN. Można również optymalizować dowolny element z ww. profili (np. belkę podsuwnicową, podciąg stalowy). Optymalizacja w Pi Frame 1. przebiega następująco: przyjęcie geometrii ramy (rozpiętość, wysokość słupa, rozstaw ram, kąt nachylenia); przyjęcie założeń dotyczących lokalizacji hali oraz obciążeń (strefy śniegowej, wiatrowej, określenie ciężaru pokrycia oraz ciężaru instalacji podwieszonych do dachu); przyjęcie danych do wymiarowania (wybór gatunku stali, parametrów wyboczenia i zwichrzenia dla słupów i rygla, określenie maksymalnego wytężenia przekrojów konstrukcyjnych w stanach SGN i SGU); podział słupa i rygla na elementy wysyłkowe i wybór kształtu zbieżności środnika. Po wprowadzeniu danych program dobiera kombinacje przekrojów elementów składowych słupa i rygla, oblicza siły wewnętrzne i sprawdza według obowiązujących norm. Siły wewnętrzne są korygowane na bieżąco w toku obliczeń do sztywności analizowanych elementów słupa i rygla. Po zakończeniu obliczeń program generuje notkę obliczeniową z wynikami dla najbardziej optymalnych przekrojów rygla i słupa pod kątem możliwie najmniejszego ciężaru. mgr inż. Marcin Neuman grudzień

8 Stal zbrojeniowa wymagania norm budowlanych a zakładowa kontrola produkcji Przyjmuje się, że deklarowane przez producentów wartości wytrzymałościowo-odkształceniowe stali zbrojeniowej, uzyskiwane na podstawie długoterminowej kontroli produkcji, spełniają wymagania norm budowlanych. Charakter rozkładu tych wartości, uzyskanych dla stali EPSTAL, dowodzi, że słusznie. mgr inż. Magdalena Piotrowska Centrum Promocji Jakości Stali Właściwościami stali stosowanej do zbrojenia betonu, najbardziej istotnymi z punktu widzenia pracy konstrukcji, są jej cechy wytrzymałościowe i odkształceniowe. Decydując o wyborze gatunku i klasy stali zbrojeniowej, projektant powinien zwracać uwagę przede wszystkim na jej charakterystyczną granicę plastyczności (lub f,2k w przypadku stali o małej ciągliwości umowną granicę plastyczności, równą naprężeniu, przy którym odkształcenie trwałe próbki wynosi,2%), wytrzymałość na rozciąganie f t oraz wydłużenie procentowe próbki pod największym obciążeniem ε uk. Eurokod 2 (EC2) podaje również stosunek charakterystycznych wartości wytrzymałości na rozciąganie do granicy plastyczności k = f tk / jako jeden z parametrów decydujących o przydatności stali zbrojeniowej. Wartości tych parametrów, podane w załączniku C do EC2, są wartościami charakterystycznymi norma ta dopuszcza pewien procent wyników gorszych: w przypadku jest to 5%, dla k oraz ε uk 1%. Oznacza to, że odpowiednio 95% i 9% próbek z badanej serii powinno spełniać wymagania stawiane w EC2. Wymienione warunki dla stali zbrojeniowej, zawarte w EC2 oraz innych normach do projektowania konstrukcji, w praktyce spotykają się z warunkami zawartymi w normach metalurgicznych, które zgoła inaczej definiują najważniejsze cechy stali. Otóż w tzw. normach produktowych dla stali zbrojeniowej stosuje się następujące symbole: R e dla granicy plastyczności, R m dla wytrzymałości na rozciąganie oraz A gt dla procentowego wydłużenia próbki pod maksymalnym obciążeniem (rys. 1). Zasadnicza różnica pomiędzy tymi oznaczeniami sprowadza się do założenia, że R e, R m i A gt odnoszą się do wartości określanych na podstawie długoterminowej kontroli jakości procesu produkcji prowadzonej przez wytwórcę, a, f yd oraz ε uk do właściwości danego pręta stosowanego w konstrukcji. Można powiedzieć, że producent stali porusza się w zbiorze Naprężenia [MPa] 8 7 R m 6 R e 5 innych pojęć niż projektant konstrukcji, a między wymaganiami, do których dostosowuje się wytwórca, a tymi, które musi spełnić konstruktor, formalnie nie ma żadnego związku. Przyjmuje się jednak, że deklarowane przez hutę cechy stali można wprost przełożyć na użytek projektu budowlanego granicę plastyczności R e przyjąć jako charakterystyczną wartość granicy plastyczności w projektach konstrukcji. Czy słusznie? Ocenę zgodności prętów ch i procesu ich produkcji z wymaganiami odpowiedniej normy produktowej (hutniczej) zwykle wykonuje się zgodnie z systemem 1+ (wg normy A gt Odkształcenia [%] Rys. 1 Wykres zależności naprężeń od odkształceń uzyskany dla stali EPSTAL zoznaczo- nymi parametrami wytrzymałościowo-odkształceniowymi wg normy hutniczej 64 stal

9 7 6 min. 5 MPa wg PN-H-9322 R e - granica plastyczności 494 próbek o średnicy 12 mm 7 6 min. 5 MPa wg PN-H-9322 R e - granica plastyczności 4395 próbek o średnicy 16 mm a) R e [M Pa] a) R e [M Pa] b) min. 575 MPa wg PN-H R m [M Pa] R m - wytrzymałość na rozciąganie 494 próbek o średnicy 12 mm b) min. 575 MPa wg PN-H R m [M Pa] R m - wytrzymałość na rozciąganie 4395 próbek o średnicy 16 mm min. 8% wg PN-H-9322 A gt - wydłużenie pod największym obciążeniem 494 próbek o średnicy 12 mm 6 5 min. 8% wg PN-H-9322 A gt - wydłużenie pod największym obciążeniem 4395 próbek o średnicy 16 mm c) 7,5 8,5 9,5 1,5 11,5 12,5 13,5 14,5 15,5 16,5 17,5 18,5 19,5 2,5 A gt [%] Rys. 2 Histogramy przedstawiające wyniki badań prowadzonych w jednej z polskich hut w ramach zakładowej kontroli produkcji prętów ch EPSTAL o średnicy 12 mm, zebrane w 211 r.: a) R e granica plastyczności (minimum 5 MPa), b) R m wytrzymałość na rozciąganie (minimum 575 MPa), c) A gt wydłużenie przy maksymalnej sile (minimum 8%) c) 7,5 8,5 9,5 1,5 11,5 12,5 13,5 14,5 15,5 16,5 17,5 18,5 19,5 2,5 A gt [%] Rys. 3 Histogramy przedstawiające wyniki badań prowadzonych w jednej z polskich hut w ramach zakładowej kontroli produkcji prętów ch EPSTAL o średnicy 16 mm, zebrane w 211 r.: a) R e granica plastyczności (minimum 5 MPa), b) R m wytrzymałość na rozciąganie (minimum 575 MPa), c) A gt wydłużenie przy maksymalnej sile (minimum 8%) PN-EN 8:5), który wymaga od producenta prowadzenia wewnętrznej kontroli produkcji, wykonywania przez niego uzupełniających badań próbek pobranych w zakładzie oraz poddania się kontroli notyfikowanej jednostki certyfikującej (wykonującej wstępne badania wyrobów, inspekcję zakładu, ciągły nadzór oraz co wyróżnia system 1+ od pozostałych badania sondażowe próbek pobranych w zakładzie, w obrocie lub na budowie). Wszystkie wymagania co do właściwości wytrzymałościowo- -odkształceniowych stali odnoszą się do długoterminowego poziomu jakości, co oznacza, że producent wykazuje ich spełnienie dopiero po zebraniu określonej w normie liczby wyników badań wytrzymałościowych i opracowaniu ich statystycznie. grudzień

10 a) min. 5 MPa wg PN-H b) 5 min. 575 MPa wg PN-H-9322 Na przykład dla gatunku stali B5SP norma PN- -H-9322:6 wymaga zgromadzenia wyników badań z sześciu miesięcy lub około wyników, przy czym badana jest przynajmniej jedna próbka na każde 3 ton wyprodukowanej stali i co najmniej trzy próbki na partię do badań. Na podstawie R e [M Pa] R e - granica plastyczności 3689 próbek o średnicy 2 mm c) min. 8% wg PN-H-9322 R m [M Pa] R m - wytrzymałość na rozciąganie 3689 próbek o średnicy 2 mm A gt - wydłużenie pod największym obciążeniem 3689 próbek o średnicy 2 mm 7,5 8,5 9,5 1,5 11,5 12,5 13,5 14,5 15,5 16,5 17,5 18,5 19,5 2,5 A gt [%] Rys. 4 Histogramy przedstawiające wyniki badań prowadzonych w jednej z polskich hut w ramach zakładowej kontroli produkcji prętów ch EPSTAL o średnicy 2 mm, zebrane w 211 r.: a) R e granica plastyczności (minimum 5 MPa), b) R m wytrzymałość na rozciąganie (minimum 575 MPa), c) A gt wydłużenie przy maksymalnej sile (minimum 8%) zebranych wyników wyliczana jest wartość średnia (m), odchylenie standardowe (s) oraz sprawdzany jest warunek: m - ks C v dla dolnych granic R e, R m /R e i A gt oraz m + ks C v dla górnej granicy R m /R e gdzie: k współczynnik zależny od liczby badanych próbek, C v wartość charakterystyczna dla danego parametru (np. 5 MPa dla granicy plastyczności). Wykazana przez producenta w wyżej opisany sposób jakość stali zbrojeniowej nie oznacza jednoznacznie spełnienia wymagań stawianych tym wyrobom przez normy budowlane. Dlatego Eurokod 2 zastrzega, że aby można było uznać ą zgodność i przyjąć wartości deklarowane przez wytwórcę przy projektowaniu konstrukcji żelbetowych, wszystkie wyniki pojedynczych badań muszą spełniać ograniczenia co do wartości charakterystycznych (np. granica plastyczności R e musi wynosić co najmniej 5 MPa), a wartość średnia z próby powinna spełniać warunek: M C v + a gdzie a jest współczynnikiem zależnym od rozpatrywanego parametru i podany jest w załącznikach krajowych (EC2 zaleca, aby a wynosiło 1 MPa dla i zero dla k i ε uk ). Dodatkowo norma proponuje absolutne granice wyników badań:,97 minimum C v i 1,3 maksimum C v dla obliczenia,,98 minimum C v i 1,2 maksimum C v dla obliczenia k,,8 minimum C v dla obliczenia ε uk. Dla konstruktora jednak sprawdzenie tych warunków zgodności może być kłopotliwe, jeśli w ogóle możliwe. Dlatego, aby oddalić wszelkie wątpliwości, producenci stali zbrojeniowej deklarują spełnienie przez produkowane przez nich wyroby wymagań stawianych przez normy produktowe z zachowaniem odpowiedniego marginesu bezpieczeństwa. Ponadto przyjmuje się, że rozkład wartości badanych parametrów jest zbliżony do normalnego, a wartości średnie są wystarczająco wyższe od minimalnych i niższe od maksymalnych. Te założenia pozwalają konstruktorom z czystym sumieniem przyjmować do obliczeń deklarowane przez wytwórców parametry stali, a o ich słuszności przekonują wyniki rocznej kontroli jakości produkcji, przekazane Centrum Promocji Jakości Stali przez polskie huty. Wyniki te dotyczą produkcji stali zbrojeniowej EPSTAL. Ich opracowanie w postaci histogramów obrazujących rozkład najważniejszych parametrów pokazano na rysunkach 2, 3 i 4. Przedstawione na wykresach wyniki badań są dowodem na spełnienie przez producentów stawianych im przez normy produktowe wymagań z dużym marginesem bezpieczeństwa wartości średnie są znacznie odsunięte od przerywanej linii wartości minimalnych. Ponadto charakter ich rozkładu, zbliżony do normalnego, świadczy o stabilności procesu produkcji, co też jest gwarancją wysokiej jakości. Powyższe dane, a że dane z innych lat, opracowane na podstawie wyników dla stali EPSTAL uzyskanych w różnych hutach, są stale prezentowane i aktualizowane na stronie Centrum Promocji Jakości Stali: w zakładce Stal zbrojeniowa/statystyka. 66 stal

11

12 Następny dodatek luty 214 Klimatyzacja i wentylacja cobra Fotolia.com